시간영역 패널법을 이용한 항공기 전기체 및 헬기 로터의 공력해석 :Aerodynamic Analyses of an Aircraft and a Helicopter Rotor using the Time-Domain Panel Method

이세욱

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이세욱 (한양대학교, 한양대학교 대학원)

지도교수: 조진수

발행연도: 2013

저작권: 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수20

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2013

시간영역 패널법을 이용한 항공기 전기체 및 헬기 로터의 공력해석

이세욱 기계공학과 2013.01 학위논문

2010

공력데이터베이스 구축 위한 패널법을 이용한 임의의 형상 항공기에 대한 공력해석

이세욱 , 조이상 , 조진수 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2010.04 학술대회자료

2009

패널법을 이용한 임의의 3차원 BWB 형상 항공기에 대한 공력해석

이세욱 , 양진열 , 조진수 한국항공우주학회지 2009.11 학술저널

시간영역 패널법을 이용한 비정상 로터 공력해석

이세욱 , 조이상 , 조진수 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2009.04 학술대회자료

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본 연구에서는 시간영역 패널법을 이용하여 포텐셜 유동 조건 하에 있는 고정익 무인항공기 및 회전익 항공기 로터의 공력해석을 수행하였다. 이 방법은 구간일정강도 용출 및 중첩 특이점을 사용한 시간영역 패널법으로 양력면들의 상호작용이 고려되었다. 본 연구 방법은 Dirichlet 경계조건에 기초한 포텐셜 기저 패널법과 시간전진법을 결합한 방법이다. 복잡한 비정상 운동으로 인해 생성된 비행경로 및 로터의 정확한 후류형상을 모사하기 위해 자유후류기법을 사용하였다. 후류가 꼬리날개나 로터 블레이드를 관통하는 현상을 막기 위하여 근접 접근법을 사용하였다. 회전익 항공기의 로터 끝 단에서 발생하는 압축성 효과를 고려하기 위해 Prandtl-Glauert rule을 적용하였다. 회전익 항공기 로터 후류의 모사를 위해 선형적 유도속도를 사용하였다. 회전익 항공기 로터에서 발생하는 큰 강도의 출발 와류의 생성을 피하기 위해 초기 2회전까지 회전 수를 증가시키는 방법을 사용하였다. 회전익 항공기 로터에서 발생하는 출발 와류를 회피하기 위해 초기 2회전까지 유도속도를 증가시켜 상승효과를 내는 방법을 사용하였다.
개발된 프로그램과 기법들의 정확성을 검증하기 위해 2차원 익형, 3차원 날개, 고정익 항공기 형상 및 회전익 항공기 로터에 대해 적용하였다. 대한항공의 고정익 근접감시용 무인항공기 형상에 대해 공력해석 결과를 풍동시험 결과와 비교하였다. 선형 영역에서는 잘 일치하는 결과를 얻었으나 풍동시험 측정결과의 비선형성을 충분히 모사하지는 못하였다. 공력계수를 추출하여 타 공력해석 프로그램과 비교하여 향상된 결과를 얻었다. 회전익 항공기 로터에 대해 제자리 비행 시 공력해석을 수행하였다. 압축성 효과를 고려한 공력해석 결과와 Caradonna와 Tung의 실험 결과를 비교하였다.

#기계공학

차 례 i
국문요지 iii
List of tables iv
List of figures v
Nomenclature viii
제 1 장 서론 1
제1절 연구의 필요성 1
제2절 연구목적 4
제3절 관련 문헌조사 6
1. 패널법(Panel method) 6
2. 회전익 항공기 로터 후류 모델링 12
제4절 논문의 구성 17
제 2 장 연구방법 및 내용 19
제1절 개요 19
제2절 포텐셜 이론의 기본방정식 21
제3절 시간영역 패널법 28
1. 개요 28
2. 좌표계와 운동역학 29
3. 형상이산화 및 후류 격자 생성 32
4. 공기역학적 영향계수 34
5. 표면속도 및 압력 37
6. 공력계수 42
7. 후류말림 46
제4절 항공기 공력계수 및 후류 모사 49
1. 압축성을 고려한 회전익 항공기 로터의 공력해석 49
2. 회전익 항공기 로터의 후류모사 기법 50
3. 고정익 항공기의 공력계수 52
제 3장 공력해석 및 분석 53
제1절 시간영역 패널법의 검증 53
1. 2차원 익형의 공력해석 53
2. 뒷처짐각을 갖는 날개의 공력해석 54
3. 고정익 항공기 형상변화에 대한 공력해석 54
4. 회전익 항공기 로터 후류 모사 64
제2절 회전익 항공기 로터의 공력해석 및 후류해석 65
1. 제자리 비행 시 공력해석 및 후류해석 65
2. 전진 비행 시 공력해석 및 후류해석 85
제3절 고정익 항공기의 공력해석 88
1. 동체가 미 포함된 무인항공기의 공력해석 88
2. 고정익 무인항공기 전기체의 공력해석 및 공력계수 추출 97
제 4 장 결론 103
제 5 장 향후 연구 계획 106
참고문헌 108
Abstract 115
감사의 글 116

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